#include <pthread.h>
#include <vector>
#include <semaphore.h>

using namespace std;

template<class T> 
class ring_queue {
private:
    static const int default_capacity = 5;

    void P(sem_t &sem) {
        sem_wait(&sem);
    }

    void V(sem_t &sem) {
        sem_post(&sem);
    }

    void lock(pthread_mutex_t &mutex) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
    }

    void unlock(pthread_mutex_t &mutex) {   
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

public:
    ring_queue(int capacity = default_capacity) : _capacity(capacity), _q(capacity), _c_idx(0), _p_idx(0) {
        // 初始时没有数据可以消费，但是有位置可以生产
        sem_init(&c_sem, 0, 0);
        sem_init(&p_sem, 0, capacity);

        pthread_mutex_init(&c_mutex, nullptr);
        pthread_mutex_init(&p_mutex, nullptr);
    }

    ~ring_queue() {
        sem_destroy(&c_sem);
        sem_destroy(&p_sem);

        pthread_mutex_destroy(&c_mutex);
        pthread_mutex_destroy(&p_mutex);
    }

    // 生产
    void push(const T& data) {
        // 申请信号量，成功说明还有位置生产
        P(p_sem);

        // 加锁，保证多生产者只有一个在生产
        lock(p_mutex);
        _q[_p_idx] = data;
        _p_idx = (_p_idx + 1) % _capacity;
        unlock(p_mutex);

        // 生产了数据之后，说明消费者可以来消费了
        // 释放消费者的信号量
        V(c_sem);
    }

    void pop(T *data) {
        // 申请信号量，成功说明还有资源可以消费
        P(c_sem);

        // 加锁，保证多消费者只有一个在消费
        lock(c_mutex);
        *data = _q[_c_idx];
        _c_idx = (_c_idx + 1) % _capacity;
        unlock(c_mutex);

        // 消费了数据之后，说明生产者可以来生产了
        // 释放生产者的信号量
        V(p_sem);
    }

private:
    // 环形队列
    vector<T> _q;
    int _capacity;
    // 两个角色的下标
    size_t _c_idx;
    size_t _p_idx;

    // 信号量，保证生产者和消费者的互斥
    sem_t c_sem;
    sem_t p_sem;

    // 互斥量，保证多生产者或者消费者对下标访问的互斥
    pthread_mutex_t c_mutex;
    pthread_mutex_t p_mutex;
};